环保设备及应用电除尘器 ppt课件

前言 气体除尘从广义上来说可以分为机械方 法和电气方法两大类。 机械的方法包括基本上依靠惯性力和机 械力回收粒子的一切方法在内，如重力沉降 法、离心分离法、气体洗涤法、介质过滤法 等等。 电气的方法就是电除尘。它与一切机械 方法的区别在于作用在悬浮粒子上的使粒子 与气体分离的力。 n一、静电除尘器的工作原理 n二、静电除尘器的特点 n三、静电除尘器的结构与类型 n四、静电除尘器的性能 n五、静电除尘器除尘效果的影响因素 n六、电除尘器的选择设计和应用 3.5 电除尘器 静电除尘器外形 n n 一、电除尘的除尘原理一、电除尘的除尘原理 n1、电除尘是何种 装置呢？ n概括而言，电除尘 是利用强电场使气 体发生电离，气体 中的粉尘荷电在电 场力的作用下，使 气体中的悬浮粒子 分离出来的装置。 2、电除尘器的工作原理 n电晕极置于圆管中 心，靠下端的重锤 张紧。含尘气流从 除尘器下端进口引 入，净化气体从上 部出口排出。 管式电除尘器 1高压直流电源 2高压电缆 3绝缘 子 4净化气体出口 5电晕极 6收 尘极 7重锤 8含尘气体进口 右图为管式电除尘器示意图。 接地的金属圆管叫收尘收尘 极极(或集尘极或集尘极)。 与高压直流电源相连 的细金属线叫电晕极电晕极(或 放电极放电极)。 3、电除尘器中的净化过程 n用电除尘的方法分离气体中的悬浮离子，需四个 步骤： 气体电离 粉尘荷电粉尘荷电 粉尘沉集粉尘沉集 清灰 在电晕极与收尘极之间施加直流高电压(一般 为负高压)，使电晕极附近的气体电离(即电 晕放电)，生成大量正负离子。 在电晕区(其范围一般限于距电晕极周围2 3mm处)内，正离子立即被电晕极(负极)吸引 过去，负离子则因受电场力的驱使向收尘极( 正极)移动，并充满到两极间的绝大部分空间 。含尘气流通过电场空间时，负离子与粉尘 碰撞并附在其上，使粉尘荷电。 荷电粉尘在电场中受库仑力的作用被驱向收尘极，到 达收尘极后，放出负电荷并沉积在其上。 电除尘器中除尘过程示意 1电晕极；2电子；3离子；4尘粒； 5集尘极；6供电装置；7电晕区 优点 n(1)除尘效率高，对小于01m粉尘仍有较高的 效率； n(2)可以处理大风量。 n(3)阻力小仅(150300Pa)，耗电少，运行费用 低； n(4)能处理高温烟气。 缺点 n(1)一次投资费用高，钢材耗量较大； n(2)对粉尘的比电阻有一定要求，最适宜的范围是 10451010cm。 n(3)设备庞大，占地面积大； n(4)结构较复杂，制造、安装的精度要求高。 n 随着工业的发展，应用于生产的大型生产设备 日益增多，所要求处理的烟气量也大为增加。例如 500t平炉的烟气量达5105m3h；6105kW汽轮发 电机所配锅炉的烟气量在30105m3/h以上，如果采 用袋式除尘器，需要3万多条滤袋(按袋径120mm，高 2.0m，过滤风速2.5mmin计算)，而用电除尘器， 选用断面为240m2的4台就完全能满足要求。 n 工业炉窑烟气的温度通常高达600以上，采 用一般涤纶绒布的袋式除尘器工作温度需要控制在 120130以下，而电除尘器一般可在350400 下工作，特殊设计可达到500，这样就大大简化 了烟气冷却设备。 适用： n冶金领域：铜、铅、锌冶炼厂，贵金属回收（回 收金）； n钢铁工业方面； n水泥生产方面； n化学工业和工艺过程方面； n燃料煤气的脱焦； n煤烟的除尘； n炭黑的回收； n造纸厂中的应用； n电力生产中的应用； n电子工业的空气净化等等。 （一）电除尘器的结构 n电气部分 n电除尘本体 升压变压器 自动控制装置调压 烟箱系统 电晕极系统 收尘极系统 槽形板系统 储灰系统 壳体 它是将工频380V或 220V交流电压升到除尘 器所需的高电压，通常工 作电压为5060kV。增 大极板间距，要求的电压 也相应增高。 静电除尘器的结构 静电除尘器结构图 电除尘器 高电压转换装置高电压转换装置 气流分布板气流分布板 集尘极集尘极 电晕线电晕线 卧式板式电除尘器透视图 1本体结构梁；2集尘电极悬挂梁；3“C”槽形集尘极板； 4电晕框；5电晕线(锯齿形)；6电晕极振打装置；7挠臂锤 控制柜 静电除尘器升压变压器 控制柜 脉冲控制仪 烟箱系统 n烟箱系统包括进气烟箱和出气烟箱两部分。进气烟 箱是烟道与电场之间的过渡段。烟气经过进气烟箱 要完成由进气烟箱的小管道截面到电场大截面的扩 散，此时，保持烟气流速、流场分布均匀性的平衡 过渡显得尤为重要，因此，为了达到整个电场截面 上气流分布的均匀，进气烟箱采用喇叭形，并在其 中装有两层以上的气流均布板，同时在进气烟箱上 要有对湿度、温度、流速、动静压及含尘浓度等进 行监测的监测孔。 n出气烟箱是已经净化过和烟气由电场到出气烟道的 过渡段。这里对气流分布的要求比较低，只需注意 不要因为烟气流速的急剧变化对电场内的气流分布 造成大的影响就可行了。 气流分布装置 1第一层多孔板；2第二层多孔板； 3分布板振打装置；4导流叶片(根据需要装设) 气流分布板形式多为圆孔 板和方孔板。 一般开孔率(开孔面积与分 布板总面积之比)约为25 50， 电晕极系统 n电晕极系统是产生电晕、建立电场的最主要构件， 它决定了放电的强弱。影响烟气中粉尘荷电的性能 ，直接关系着除尘效率，另外，它的强度和可靠 性也直接关系着整个电除尘器的安全运行，所以电 晕极系统是电除尘器设计、制造和安装的关键部件 。必须选配良好的线型、合理的结构和适宜的振打 。安装时要保证严格的极间距，保证整个电晕极系 统与电除尘器其它部件良好的绝缘性能和足够的放 电距离。实际运行中常发生电晕极系统因振打、热 膨胀、积灰等造成极板或极线略发生变形而引发极 间距变化的故障，其在运行中的直接表现就是二次 电压升至较低电压便发生闪络，无法使二次电压保 持较高水平，除尘性能恶化。 芒刺型电晕线 nRS是目前采用较多的一种（见图）芒刺型电晕线，它是以直 径为20mm的圆管作支撑，两侧伸出交叉的芒刺。这种线的机械 强度高，放电强。试验表明，在同样的工作电压下，芒刺式有 利于捕集高浓度的微小尘粒和有利于减少电晕闭塞。 n芒刺式电晕极适用于含尘浓度高的烟气，因此，有的电除尘器 在第一、二电场采用芒刺式，在第三电场采用光线或星形线。 芒刺式电晕极尖端应避免积尘，以免影响放电。 n极线间距通常取0.50-0.65倍的通道宽度，对常规电除尘器可 取160-200mm。芒刺式的间距一般为50-100mm。 n集尘极和电晕极的制作、安装质量对电除尘器的性能有很大影 响，安装前极板和极线必须调直，安装时要严格控制极距，偏 差不得大于5mm。如果个别地点极距偏小，会首先发生击穿。 圆形电晕极固定方式 吊杆压簧吊挂式 RS芒刺式电晕极 收尘极系统 n收尘极系统是由若干排极板与电晕极相间排列，与电 晕极共同组成电场，它是粉尘沉积的重要部件，直接 影响着电除尘器的效率。极板一般用厚度为1.2- 2.0mm的钢板在专用轧机上轧制而成，为了增大容纳 粉尘量大，通常将集尘极做成各种断面形状。极板高 度一般为2-15m。每个电场的有效电场长度一般为3- 4.5m，由多块极板拼装而成。 n常规电除尘器的集尘极板的间距通常采用300mm。国 内、外研究结果表明，加大极板间间距，增大了绝缘 距离，可以抑止电场火花放电；同时可以提高电除法 器的工作电压，增大粉尘的驱进速度；另外还可使电 极板面积也会相应减小。由于这种除尘器的工作电压 比常规的高，故称为宽间距超高压电除尘器。宽间距 电除尘器的极板间距一般为400-600mm。根据目前的 试验研究，采用400mm为好，其工作电压为120-80kV 。这种除尘器目前已在电站、水泥等行业应用。 槽形板系统 n 排列在最后一个电场的出口端，较常 见的形状为“”形与“”形钢错落组成 的类似百叶窗的装置，其原理是利用烟气 中残余粉尘的惯性力对逸出电场的尘粒进 行再捕集，同时它还具有改善气流分布和 控制二次飞扬的功能，所以它对提高除尘 效率同样具有显著作用。 图 板式电除尘器 1高压直流电源 2净化气体 3重锤 4收尘极 5含尘气体 6挡板 7电晕极 8高压母线 9 高压电缆 干式电除尘器 湿式电除尘器 1 1根据清灰方式根据清灰方式 干式电除尘器是通过振打等方 法使电极上的积尘落人灰斗中 的。这种方式粉尘后处理简单 ，便于综合利用，因而最为常 用。但这种清灰方式易使沉积 于收尘极上的粉尘再次扬起而 进入气流中，造成二次扬尘， 使除尘效率降低。 湿式电除尘器是用喷雾或淋水、溢流等方式在收尘极表面形成水膜湿式电除尘器是用喷雾或淋水、溢流等方式在收尘极表面形成水膜 将粘附于其上的粉尘带走的，由于水膜的作用避免了二次扬尘，故将粘附于其上的粉尘带走的，由于水膜的作用避免了二次扬尘，故 除尘效率很高；同时没有振打设备，工作也较稳定；但是产生大量除尘效率很高；同时没有振打设备，工作也较稳定；但是产生大量 泥浆，如不加适当处理，将造成二次污染。泥浆，如不加适当处理，将造成二次污染。 （二）电除尘器类型 图 喷水型湿式电除尘器示意 2根据收尘极的形式分为: n管式电除尘器 n板式电除尘器 管式电除尘器(见图)就是在圆 管的中心放置电晕极，而把圆管的 内壁作为收尘的表面。管径通常为 150300mm，长度为25m。由于单 根圆管通过的气体量很小，通常是 用多管并列而成。为了充分利用空 间，可以用六角形(即蜂房形)的管 子来代替圆管，也可以采用多个同 心圆的形式，在各个同心圆之间布 置电晕极。管式电除尘器一般适用管式电除尘器一般适用 于处理气体量较小的情况。于处理气体量较小的情况。 n立管式电除尘器由圆形的 立管做收尘极，采取宽间 距极配形式，由于其独特 的设计，其收尘效率优于 常规电除尘器，同时具有 钢耗低，结构简单，占地 面积少，运行平稳，安装 周期短等突出特点；特别 适合老厂改造及小尘源点 的收尘及物料回收；因此 广泛用于建材、冶金、电 力、化工等工业部门。 GLGL型立管式电除尘器技术参数表型立管式电除尘器技术参数表 型号规格 技术参数GL-700/1GL-700/2GL-700/4GL-700/6GL-700/8 管径（mm）管数70017002700470067008 筒体高度（mm）70007000700070007000 处理风量(m3/h)1380-16602760-33205520-66408280-996011040-13280 气体流速(m/s)1.0-1.21.0-1.21.0-1.21.0-1.21.0-1.2 电场 断面积(m2)0.390.771.542.313.08 入口含尘浓 度(g/Nm3)3030303030 除尘效率（%）99.899.899.899.899.8 允许烟气温度（）300300300300300 阻力损失(Pa)100100100100100 电晕线 型式鱼骨线鱼骨线鱼骨线鱼骨线鱼骨线 振打方式电动 振打电动 振打电动 振打电动 振打电动 振打 配套电源(mA/kV)GGAJO2-5/100GGAJO2-10/100GGAJO2-10/100GGAJO2-20/100GGAJO2-30/100 电除尘器类型 湿式电除湿式电除 尘器在转尘器在转 炉煤系统炉煤系统 的应用的应用 XKD-WKDXKD-WKD宽间距电除尘器宽间距电除尘器 CDTKCDTK系列电除尘器系列电除尘器 3根据气流流动方式 n立式电除尘器 n卧式电除尘器 立式电除尘器内，气流一般 是由下而上，通常做成管式 ，但也有采用板式的。立式 除尘器由于高度较高，可以 从其上部将净化后的气体直 接排入大气而不需要另设烟 囱。由于立式除尘器是往高 度方向发展的，因而占地面 积少。当需要增加电场长度 (对立式电除尘器，即其高 度)来提高除尘效率时，立 式就不如卧式灵活。此外， 在检修方面也不如卧式方便 。 卧式电除尘器内，气流水平通过 。在长度方面根据结构及供电的 要求，通常每隔3m左右(有效长度 )划分成单独的电场，常用的是2 3个电场，除尘效率高时，也有 多到4个以上电场的。 4、新型电除尘器 n新型结构的电除尘器 n联合作用的电除尘器 n脉冲供电电除尘器 n新型结构的电除尘器的结构形式 与常规电除尘器有所不同，如超 高压宽间距电除尘器，其极间距 达4001000mm，电压提高到80 200KV以上。该类电除尘器在水泥 ，电站，烧结机等工业中得到了 应用，在皮带运输机尘源控制方 面也得到了应用。还有一种新型 结构的电除尘器是横向极板电除 尘器。常规电除尘器中，气方向 与集尘板的设置是平行的，这样 气流的流动方向与由电场作用的 粉尘驱进方向互相垂直，从而影 响除尘效果。而横向极板电除尘 器的电极板布置与气流方向垂直 ，这样由电场作用的粉尘驱进方 向与气流方向一致。据试验表明 ，它比常规电除尘器效率高。 联合作用的电除尘器是在同联合作用的电除尘器是在同 一除尘器中利用电的作用和一除尘器中利用电的作用和 其它除尘机理联合作用，以其它除尘机理联合作用，以 提高除尘器的性能。提高除尘器的性能。 脉冲供电可提高电压和电晕电流 ，因而可改善电除尘器的性能， 粉尘穿透率可减少5060%。 1、气体放电 n当电极之间的电位差提高到某一点时，气体的电 离和电导性就大大增加，于是从绝缘状态转变为 传导状态，这种导电现象称为气体放电。 只是在放电极的一小段距离内气体有强烈的电 击穿,放电时在电极周围的空气完全电离。 2 2、电晕放电、电晕放电 是在放电极和集尘极之间有若干狭窄的电击穿, 放电时电极间的空气完全电离。 3 3、火花放电、火花放电 四、静电除尘器的性能 （一）专业术语（一）专业术语 4、阳电晕与阴电晕 当放电电极和高压直流电源的阴极连接时，就产生阴电 晕。反之就是阳电晕。 电晕起始电压指开始发生电晕放电时的电压，也称临界电 压，与之相应的场强称为电晕起始场强或临界场强。 5 5、电晕起始电压、电晕起始电压 影响因素 n(1)电晕起始电压随电极的几何形状而变化，线愈细，电晕 起始电压愈低。 n(2)气体组成的影响 (3)温度和压力的影响 n正电晕：运行电压宽，Vc低，击穿电位高，除尘中应用广 泛。 n负电晕：小型，空调用。 1 1、理论理论驱进速度驱进速度 当粉尘所受的静电力与空气阻力相等时，尘 粒在静电力的作用下向集尘板运动的速度即为 理论驱进速度。 =qE/(3dc) 其中： q为粉尘所带的电荷量， E为电场强度， 为空气动力粘度， dc为粉尘直径 （二）静电除尘器的性能参数 2、有效驱进速度 n 实际中常常根据在一定的除尘器结构型式和运 行条件下测得的总捕集效率值，代入德意希方程式 中反算出的相应驱进速度值，以e表示。 电除尘器内粉尘的运动要受电场强度、烟气和粉尘 性质、气流分布、振打以及二次扬尘等因素在电除尘 器运行过程中是不断变化的，为此设计时的驱进速度 值已经不是荷电粉尘在物理学上的理论驱进速度，所 以称为有效驱进速度。 3、捕集效率方程式(多依奇方程式) 式中 驱进速度，ms； A收尘极的收尘面积，m2； L除尘器处理风量，m3s。 比电阻在1041011cm之间的粉尘, 电除尘效果好 。 五、影响电除尘效果的因素五、影响电除尘效果的因素 1. 1. 粉尘的比电阻粉尘的比电阻 2. 2. 气体含尘浓度气体含尘浓度 粉尘浓度过高, 粉尘阻挡离子运动, 电晕电流降低, 严重时为零, 出现电晕闭塞, 除尘效果急剧恶化. 3. 3. 气流速度气流速度 随气流速度的增大, 除尘效率降低；其原因是, 风 速增大, 粉尘在除尘器内停留的时间缩短, 荷电的 机会降低. 同时, 风速增大二次扬尘量也增大。 影响比电阻的因素有烟气的温度和湿度： n 目前，国内外解决高比电阻粉尘的处理措施 ，大致可归纳为两种。 (1)提高粉尘的导电性，降低粉尘的比电阻。 (2)改变供电方式，采用新型结构的电除尘器或采用 脉冲供电等。 n喷雾增湿 喷雾增湿一方面可以降低烟气温度，在一定条 件下可使比电阻处于较为有利的收尘范围； n降低或提高气体温度 粉尘比电阻通常是随着温度升高而 增加，当达到某一极限时(200250)，又随着温度升高而 逐渐降低。为使电除尘器有效地工作，通常采取增湿的办法 来降低气体的温度，使比电阻降低；在某些情况下也可以采 取加热的办法提高气体的温度，使比电阻下降，以改善除尘 效果。 n在烟气中加入导电添加剂 各种导电添加剂具有降低粉尘 比电阻的作用。研究表明，在烟气中加入三氧化硫(SO3)、氨 (NH3)、三乙胺N(C2H5)3、水雾等添加剂对提高粉尘的导电 性、降低粉尘的比电阻均有明显的效果。例如奥地利乌恩奇 电站，煤的含硫量为0.5，在烟气中喷入105SO3后，除尘 效率由原来的65提高到98。 二次扬尘 n 二次扬尘是粉尘沉降在收尘极表面后，又重新返回气流 ，降低了除尘效率。引起二次扬尘的原因，主要是气流直 接对粉尘层的冲刷，以及在清灰振打的粉尘重新进入气流 。 n试验结果表明： 1、不含尘的气流冲刷收尘极时，当气流速度小于3ms时不 易产生二次扬尘。但如果气流中含有粉尘，则其中的大颗 粒粉尘将会撞击到粉尘层表面上，即使在气流速度较低时 ，也会引起二次扬尘。 2、采用合理的振打周期可以提高除尘效率，在许多情况下 ，间断振打比连续振打可减少二次扬尘1223 n3、当收尘极高度增加时，二次扬尘量增加，降低除尘效果 ，为此，必须增加电场长度。对于工业电除尘器电极有效高 度与有效电场长度，可采用下列数据。 n 电极有效高度m 46 67.5 912 n 有效电场长度m 4.57.5 7.510 1218 式中 Q进入电除尘器的烟气量，m3s； C0进入电除尘器的入口含尘浓度，gm3； 电除尘器的除尘效率，； Sn粉尘层表面积，m2。 电晕闭塞 n 是指在电除尘器内，如果含尘浓度很高，则电晕电场受到 抑制，导致电晕电流显著减少，以致尘粒不能正常荷电的现象 。 n 一般认为气体含尘浓度在4060gm3以下时，不会造成电 晕闭塞。 n 越细小的尘粒，即使质量浓度不高也可能造成电晕闭塞， 而相反，对于粗颗粒粉尘可以允许入口含尘浓度较高一些。 n防止电晕闭塞的措施主要如下： n(1)提高电除尘器的工作电压，以加快电晕速度； n(2)采用放电强度强的电晕极，如芒刺形电极； n(3)增设预净化设备。当入口气体含尘浓度超过40gm3时，应 使含尘气体先进入其他除尘器(如重力沉降室、旋风除尘器)进 行初净化，然后再进入电除尘器。 六、电除尘器的选择和设计 参数符号取值范围 板间距S2328cm 驱进速度318cm/s 比集尘极表面积A/Q3002400m2（1000m3/min） 气流速度v12m/s 长高比L/H0.51.5 比电晕功率Pc/Q180018000W/(1000m3/min) 电晕电流密度Ic/A0.051.0A/m2 平均气流速度 烟煤锅炉v1.11.6m/s 褐煤锅炉v1.82.6m/s 电除尘器的选择和设计仍然主要采用经验公式类比方法。 n根据运行和设计经验，确定有效驱进速度e按德意希方程 求得比集尘表面积A/Q 2 2、比集尘表面积的确定比集尘表面积的确定 1 1、有效驱进速度的确定、有效驱进速度的确定 在设计时实际应用的e值，一般都是根据中间试验和现场测 定结果得到的有效值，影响有效驱进速度的因素有以下： a a粒径粒径dpdp：在除尘效率一定时，粒径较大，则所需比集尘极板 面积（A/Q）减小，有效驱进速度可取高点；反之可取小点。 b b除尘效率：除尘效率：除尘效率降低则有效驱进速度增加；除尘效率增 加则有效驱进速度降低。 c c比电阻：比电阻：比电阻降低则有效驱进速度增加；比电阻增加则有 效驱进速度降低。则允许的电晕电流密度值减小，尘粒的荷电 量减小，荷电时间增大，故可取小的驱进速度。 n 通常由处理烟气量和电除尘器过气断面积，计算烟气的平 均流速。一般在0.5-2.5m/s范围内。 n 平均流速高于某一临界速度时，作用在粒子上的空气动力 学阻力会迅速增加，粉尘的重新进入量亦迅速增加。降低气速 ，效率可以提高，但低到一定程度，有效驱进速度却随之下降 。因此，应在满足所需的效率下选取有效驱进速度高的风速， 才是较经济的。 4 4、气流速度的确定、气流速度的确定 3 3、长高比的确定、长高比的确定 集尘板有效长度与高度之比，直接影响振打清灰 时二次扬尘的多少。 要求除尘效率大于99%时，除尘器的长高比至少 要1.01.5。 n湿式除尘设备：10g/m3 n袋式除尘设备：1.2-10g/m3 n电除尘设备：30g/m3 5 5、气体的含尘浓度、气体的含尘浓度 如果气体含尘浓度很高，电场内尘粒的空间电荷很高，易 发生电晕闭塞。 应对措施：应对措施：提高工作电压，采用放电强烈的芒剌型电晕极，电 除尘器前增设预净化设备等。 6、集尘极板间距 常规：250-350mm； 宽间距电除尘器的极板间距一般为400-600mm。 7、电晕线线距 极线间距通常取0.50-0.65倍的通道宽度，最佳：150-250mm 。 对常规电除尘器可取160-200mm。芒刺式的间距一般为50- 100mm。 电晕电极：支撑方式和方法 集尘电极：类型、尺寸、装配、机械性能和空气动力学性能 整流装置：额定功率、自动控制系统、总数、仪表和监测装置 电晕电极和集尘电极的振打机构：类型、尺寸、频率范围和强度调整、总数和排列 灰斗：几何形状、尺寸、容量、总数和位置 输灰系统：类型、能力、预防空气泄漏和粉尘反吹 壳体和灰斗的保温，电除尘器顶盖的防雨雪措施 便于电除尘器内部检查和维修的检修门 高强度框架的支撑体绝缘器：类型、数目、可靠性 气体入口和出口管道的排列 需要的建筑和地基 获得均匀的低湍流气流分布的措施 n n 电除尘器的辅助设计因素电除尘器的辅助设计因素 平板式电除尘器的设计 n 根据 求出A，然后根据选定的集尘极的间 距2b，高度h及长度L确定所需通道数n，再计算其它各项。 集尘极数（通道数）：n=Ac/2hL 通道横截面积：Ac =2bhn 处理气量 处理停留时间： 于是平板型除尘器的效率公式为： n3、袋式除尘器处理常温含石灰石的气体量为1000m3/h，初始含 尘浓